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【干货分享】Autosar CanIf 模块的应用干货笔记1

article 2025/2/22 23:21:55

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什么是 CanIf

CAN接口（CanIf）模块由所有与硬件无关的任务组成，这些任务属于相应ECU的CAN通信设备驱动程序。此功能在CanIf模块中实现，因此底层的CAN设备驱动程序仅专注于访问和控制相应的特定CAN硬件设备。这样，CanIf可以作为一个硬件抽象模块，供上层使用，作为与CAN驱动程序的接口。如下图所示，CanIf位于Com服务层和Com驱动层之间。

硬件对象句柄（HOHs）

传输（HTHs）和接收（HRHs）句柄表示指向CAN邮箱的抽象引用，该邮箱包含与CAN相关的数据，如CanId、DLC和数据。 HOH在CanDrv接口服务的调用中作为参数，并由CanDrv配置提供，CanDrv将其作为通信缓冲区和CAN邮箱的标识符使用。 CanIf仅作为HOH的用户使用，但不对其硬件信息进行解释，因此保持硬件无关（例如，不直接访问硬件特定的缓冲区，而仅通过CanDrv服务访问缓冲区）。

每个CAN控制器可以在邮箱中提供多个传输硬件对象，这些对象可以逻辑上链接到一个硬件对象池（复用硬件对象），因此可以通过一个HTH进行寻址。

CanIf将使用两种类型的HOH来访问CanDrv：HTH和HRH。

HRH

HRH应为指向CAN控制器邮箱的逻辑硬件接收对象的句柄。 HRH应使CanIf能够使用基本CAN或完全CAN接收方法，引用接收单元，并将接收到的L-SDU指示给目标上层模块。如果HRH引用配置为基本CAN接收的接收单元，CanIf应启用软件过滤。如果使用多个HRH，则每个HRH应至少属于一个固定的Rx L-SDU组（CanRxPduIds）。 HRH可以配置为接收：

单一CanId（完全CAN）
一组单一CanId（基本CAN）
CanId的范围/区域（基本CAN）
所有CanId。

HTH

HTH应为指向CAN控制器邮箱的逻辑硬件传输对象的句柄。 HTH应使CanIf能够使用基本CAN或完全CAN传输方法，引用传输单元，并确认已传输的L-SDU给目标上层模块。每个CanIf Tx L-Pdu应在配置时静态分配到一个CanIfBufferCfg配置容器。如果使用多个HTH，则每个HTH应属于一个固定的Tx L-Pdu组（CanTxPduIds）。专用的HRH和HTH是从CanDrv的配置集中派生的。HTH/HRH和硬件对象的定义由CanDrv决定。

静态L-Pdu

CanIf支持启用和禁用属于CAN控制器的所有L-Pdu的传输和接收。每个L-Pdu与上层模块相关联，以确保在接收、传输确认和数据访问期间的正确调度。

CAN硬件单元

CAN硬件单元将一个或多个相同类型的CAN控制器模块组合在一起，这些控制器模块可以位于芯片内或作为外部独立设备。每个CAN硬件单元由CanDrv服务。如果使用不同类型的CAN控制器，则必须使用不同类型的CanDrv，并通过统一的API与CanIf进行交互。CanIf在配置时收集关于CAN控制器的数量和类型以及它们的硬件对象的信息。这使得上层模块可以通过HOH透明且硬件无关地访问CAN控制器。

基本CAN和完全CAN

Can XL硬件使用描述符和队列访问帧，类似于以太网，因此这不适用于Can XL。

CanIf区分基本CAN和完全CAN处理，以激活软件接收过滤。对于完全CAN操作的CAN邮箱（硬件对象），只允许单个CanId的传输或接收。因此，基本CAN操作使得一个硬件对象能够传输或接收一范围的CanId。当硬件接收对象配置为基本CAN接收时，能够接收通过其硬件接收过滤器的CanId范围。这一范围可以超出此HRH接收的预定义Rx L-Pdu列表。因此，CanIf随后应执行软件过滤，只将预定义的Rx L-Pdu传递给相应的上层模块。

CanIf为所有HOH从配置容器CanIfHthCfg和CanIfHrhCfg中配置和排序HTH和HRH。 CanIf引用每个HOH的硬件接收过滤器，来自配置参数CanIfHthIdSymRef和CanIfHrhIdSymRef。 CanIf允许为每个HRH配置并存储软件接收过滤器，类型为基本CAN，由参数CanIfHrhSoftwareFilter配置。 CanIf应执行HRH的软件接收过滤器，当通过回调函数CanIf_RxIndication()传递HRH时。

初始化

EcuM将调用函数CanIf_Init来初始化CanIf。在初始化过程中，所有全局变量和数据结构（包括标志和缓冲区）都会初始化。EcuM将通过调用各自的初始化函数分别初始化CanDrv和CanTrcv。如果在运行时需要重新初始化整个CAN模块，EcuM应调用CanSm，通过调用CAN接口模块的API服务CanIf_SetControllerMode，启动CAN控制器的所需状态转换，然后CanIf将CanSm的调用映射到相应CanDrv的调用。

传输请求

CanIf的传输请求

CanIf的传输请求函数CanIf_Transmit是上层模块在CAN网络上传输L-Pdu的通用接口。上层模块仅通过CanIf的服务发起传输。传输请求若成功完成，则表示CanDrv能够成功将L-Pdu数据写入CAN硬件传输对象。

在调用CanIf_Transmit时，CanIf执行以下操作：

检查CanIf的初始化状态。
确定CanDrv。
确定HTH（硬件传输对象）来访问CAN硬件传输对象。
在CanDrv中调用Can_Write或CanXL_Write。
若传输成功，CanIf_Transmit返回代码E_OK。

传输缓冲

General Behavior

对于CanIf，传输过程从调用CanIf_Transmit开始，到上层模块的回调通知（..._TxConfirmation）调用结束。在传输过程中，CanIf、CanDrv和CAN邮箱会存储待传输的L-Pdu，但只会存储一次。根据传输方法，这个存储位置可以是：CAN硬件传输对象，或者如果启用了传输缓冲，则为CanIf中的传输L-Pdu缓冲区。

对于触发传输，CanIf仅存储L-Pdu的传输请求，而不存储数据，因为数据会在触发传输函数调用时（当HTH空闲时）即时提取。请记住，请求传输的L-Pdu只会被存储一次。

如果启用了传输缓冲，当CAN驱动程序中的传输缓冲区被占用时，CanIf将缓存Pdu以进行传输，并且即使传输未发生（Can_Write返回CAN_BUSY），也会返回E_OK。然后，CanIf将在回调函数CanIf_TxConfirmation被调用时，驱动程序清空之前填充的缓冲区后，负责传输排队的Pdu，这意味着上层模块不需要重新尝试传输请求。如果禁用传输缓冲，则在调用CanIf_Transmit时，如果Pdu无法复制到CanDrv的缓冲区，CanIf将返回E_NOT_OK。

请记住，Pdu通过CanIfBufferCfg中的容器引用HTH，缓冲区大小通过参数CanIfBufferSize设置。如果禁用传输缓冲，则缓冲区大小可以设置为零，或根本不设置。此外，如果Pdu的数据长度超过缓冲区的配置大小，则CanIf将缓存配置的数量，并丢弃剩余的部分。然后，它会通过Det_ReportRuntimeError函数调用DET并传递错误代码CANIF_E_DATA_LENGTH_MISMATCH。

缓冲区特性

L-Pdu存储在传输缓冲区中 最后，如果Pdu进入CanIf并且缓冲区中已经存在相同的Pdu，则缓冲区的内容将被最新的Pdu覆盖。这样做的原因是保持最新的数据可用。如果缓冲区中的Pdu与新的Pdu不同，则缓冲区不会被覆盖，CanIf_Transmit将返回E_NOT_OK。还需注意，传输缓冲仅在HTH配置为BasicCAN时有效，FullCAN不支持。

传输缓冲区初始化当调用CanIf_Init时，CanIf将执行缓冲区的初始化。

传输确认

上述时序图显示了通过中断执行TX确认时的调用路径。

上述时序图显示了通过轮询执行TX确认时的调用路径。

当传输请求完成后，CanDrv通过回调函数CanIf_TxConfirmation通知CanIf。如果启用了总线镜像，则CanIf将调用Mirror_ReportCanFrame，为每个确认的控制器帧传输提供存储的内容和CAN ID。

当回调函数CanIf_TxNotification被调用时，CanIf将找到负责该L-Pdu的上层模块，并通知它传输已成功完成。如果CanIfPublicTxConfirmPollingSupport被启用，则CanIf应为每个CAN控制器缓冲接收到的Tx确认信息，当该控制器的工作模式处于CAN_CS_STARTED状态时。

接收数据流

根据AUTOSAR基本软件架构，接收到的数据将由上层通信栈（例如AUTOSAR COM、CanNm、CanTp、DCM）评估和处理。这意味着，上层模块既不能修改（即更改）CanDrv（Rx）的缓冲区，也没有访问CanIf（Tx）缓冲区的权限。CanIf仅在CanIfPublicReadRxPduDataApi设置为TRUE时，在接收路径中提供内部缓冲。

在接收到新的Pdu时，CanDrv将调用CanIf_RxIndication函数。接收到的L-Pdu是硬件相关的（例如，字节和半字节顺序、访问类型），并分配给通信系统中的最低层——CanDrv。HRH充当CanDrv和使用L-Pdu的上层模块之间的桥梁。HRH标识一个CAN硬件接收对象，该对象接收到一个新的L-Pdu。

在接收到L-Pdu的指示后，CanDrv（调用CanIf_RxIndication()）将继续按照“接收指示”部分中的描述执行。CanIf不知道CanDrv是否使用临时缓冲区或直接访问硬件，因此它期望在调用CanIf_RxIndication()时接收到标准化的L-Pdu数据。

接收指示

调用 CanIf_RxIndication() 时，其参数引用了一个新接收到的 L-Pdu。如果调用 CanIf_RxIndication()，CanIf 将评估该 L-Pdu 是否接受，并为上层通信层准备 L-SDU，以供后续访问。

如果该 L-Pdu 被成功检测并接受以供进一步处理，CanIf 将使用 <User_RxIndication>()（如果已配置）通知上层模块此异步事件。

如果全局启用了总线镜像并且为某个 CAN 控制器激活了镜像功能，CanIf 将在该控制器上接收到每个帧时调用 Mirror_ReportCanFrame。

当调用 CanIf_TxConfirmation 时，CanIf 将对接收到的 L-Pdu 进行软件过滤（如果已配置）。一旦 Pdu 被软件过滤接受，CanIf 将执行数据长度检查（如果已配置）。然后，CanIf 会识别该 Pdu 的上层模块，并在调用上层模块的指示回调时提供所需的数据。

Read Received Data

CanIf提供的API CanIf_ReadRxPduData 是一个通用接口，供上层模块读取最近从CAN网络接收到的CAN L-Pdus。上层模块可以通过CanIf的服务启动接收数据请求，而无需直接访问CanDrv。接收请求将在CanIf将L-Pdu写入上层的I-Pdu缓冲区时完成。

当通过参数 CanIfPublicReadRxPduDataApi 启用此API时，上层模块可以在没有调用 RxIndication 的上下文中请求最近接收到的Pdu。这意味着无需为特定的Pdu配置 RxIndication 函数，但两种选项可以同时使用。这使得集成商可以在配置时决定如何实现上层模块的Pdu接收。

如果参数 CanIfPublicReadRxPduDataApi 设置为 true，则CanIf将为设置了 CanIfRxPduReadData 参数为 true 的接收L-Pdu存储缓冲区。在这种配置下，当调用成功的 CanIf_RxIndication 后，接收到的Pdu数据将写入此缓冲区。

读取Tx/Rx通知状态

除了通知回调之外，CanIf还提供了API服务 CanIf_ReadTxNotifStatus，用于读取已发送L-SDU的传输确认状态。还有API CanIf_ReadRxNotifStatus，用于读取任何接收L-SDU的接收指示状态。

这些API可以通过参数 CanIfPublicReadRxPduNotifyStatusApi 和 CanIfPublicReadTxPduNotifyStatusApi 全局启用/禁用，分别用于 CanIf_ReadRxNotifyStatus 和 CanIf_ReadTxNotifyStatus，并可以通过每个Pdu的参数 CanIfRxPduReadNotifyStatus 和 CanIfTxPduReadNotifyStatus 启用/禁用。

Can控制器模式通用功能

CanIf提供服务来控制所有由CanDrv表示的CAN控制器的通信模式。Can控制器的状态可以通过上层的请求，调用CanIf_SetControllerMode 服务进行更改。这个请求会通过CanDrv传递给Can控制器。

CanIf接受所有通过API CanIf_SetControllerMode 和 CanIf_ControllerBusOff 发起的状态转换请求，因为CanIf并不决定这些请求是否有效，它只是将请求传递给驱动程序。

需要注意的是，为了避免频繁调用CAN驱动程序，可以使用 CanIf_ControllerModeIndication 函数，这样就不需要回传给驱动程序。相反，当模式发生变化时，驱动程序会通知CanIf，并将变化存储在每个Can控制器中，CanIf读取该值。

通常，CanSm负责执行模式更改请求，但并非只有CanSm允许使用这些API。

Can控制器操作模式

如果一个控制器处于CAN_CS_STOPPED状态，并且一个指向该控制器的Pdu尝试通过调用 CanIf_Transmit 进行发送，则CanIf不会将请求转发给CanDrv，因此不会调用 Can_Write 或 CanXL_Write，CanIf_Transmit 将返回E_NOT_OK。

如果控制器进入CAN_CS_STOPPED状态，CanIf会清除该控制器的发送缓冲区，然后通过调用上层的 _TxConfirmation API，并传递E_NOT_OK来通知上层传输失败。如果启用了 CanIfPublicTxConfirmPollingSupport，CanIf会清除Tx确认缓冲区。

当CanDrv调用CanIf回调函数 CanIf_ControllerBusOff 通知CanIf状态变化时，CanIf会通过回调 CanSm_ControllerBusOff 通知CanSm。当调用回调函数 CanIf_ControllerModeIndication 时，CanIf会调用CanSm的 CanSm_ControllerModeIndication，以通知CanSm有关模式变化的信息。

控制器模式转换

API用于状态更改请求的Can控制器行为是异步的，并且通知回调也是异步的，因此实际的模式转换可能是异步的。当转换完成后，CanDrv将调用 CanIf_ControllerModeIndication，随后CanIf会调用上层的 _ControllerModeIndication 回调。上层模块可以通过调用 CanIf_GetControllerMode 来轮询Can控制器模式。

唤醒

当CAN控制器和收发器处于休眠模式且通信被禁用时，ECU仅支持通过CAN唤醒。只有在此模式下，CAN控制器会被停止，因此可以启用唤醒中断。

唤醒检测 如果启用了唤醒支持，CanIf会通过 CanIf_CheckWakeup 服务被通知唤醒事件（可能由集成代码触发），以便检查CanDrv或CanTrcv（分别通过 can_CheckWakeup 和 CanTrcv_CheckWakeup）是否已发出唤醒事件。如果至少有一个驱动程序或收发器的调用返回E_OK，则 CanIf_CheckWakeup 会返回E_OK，否则返回E_NOT_OK。在CAN总线唤醒事件的情况下， CanIf_CheckWakeup 也可以从 EcuM_CheckWakeup 被调用。

唤醒验证 如果CAN控制器或CAN收发器检测到总线唤醒事件，它将直接通知ECU状态管理器。如果唤醒需要验证，ECU状态管理器将通过 CanIf_SetControllerMode 和 CanIf_SetTrcvMode 函数打开相应的CAN控制器或CAN收发器。

Pdu通道模式控制

Pdu通道组每个L-Pdu都分配给一个专用的物理CAN通道，连接到一个CAN控制器上的CAN网络。通过这种方式，所有属于一个物理通道的L-Pdu都可以通过一个单独的L-Pdu通道组进行控制，因为这些组代表了连接到单一底层通道的所有L-Pdu。请注意，一个L-Pdu只能分配给一个通道组。

Pdu通道模式

CanIf提供了CanIf_SetPduMode和CanIf_GetPduMode服务，用于按通道禁止Pdu的处理。仅当通道模式设置为CAN_CS_STARTED时，才允许这样操作。可接受的Pdu模式包括：

CANIF_OFFLINE（0x00） - 禁用相应通道的发送和接收路径 => 无通信模式
CANIF_TX_OFFLINE（0x01） - 禁用相应通道的发送路径，接收路径启用
CANIF_TX_OFFLINE_ACTIVE（0x02） - 相应通道的发送路径处于离线激活模式，接收路径启用。此模式要求CanIfTxOfflineActive支持=TRUE
CANIF_ONLINE（0x03） - 启用相应通道的发送和接收路径 => 完整操作模式。

当CANIF_ONLINE和CANIF_OFFLINE禁用通道的发送和接收路径时，CANIF_TX_OFFLINE和CANIF_TX_OFFLINE_ACTIVE允许接收但不进行Pdu发送。

如果调用CanIf_SetControllerMode并设置模式为CAN_CS_SLEEP参数，则CanIf会将Pdu模式设置为CANIF_OFFLINE。切换到CANIF_OFFLINE模式时，CanIf会防止将发送请求（通过CanIf_Transmit）转发给CanDrv，因此不会调用Can_Write或CanXL_Write，且CanIf_Transmit将返回E_NOT_OK。

如果调用CanIf_SetControllerMode并设置参数为CAN_CS_STOPPED或调用CanIf_ControllerBusOff，则CanIf将为指定通道设置Pdu模式为CANIF_OFFLINE。

CANIF_OFFLINE 在初始化过程中，CanIf将每个通道的状态初始化为CANIF_OFFLINE。如果调用CanIf_SetControllerMode并设置参数为CAN_CS_SLEEP，则CanIf会将相应通道的PDU通道模式设置为CANIF_OFFLINE。

对于切换到CANIF_OFFLINE模式的物理通道，CanIf将：

阻止将关联的L-PDU的发送请求（CanIf_Transmit）转发给CanDrv（返回E_NOT_OK给调用的上层模块）
清除相应的CanIf发送缓冲区
阻止调用接收指示回调服务的上层模块
阻止调用发送确认回调服务的上层模块。

如果调用CanIf_SetControllerMode并设置参数为CAN_CS_STOPPED或调用CanIf_ControllerBusOff，则CanIf将为相应通道设置Pdu模式为CANIF_TX_OFFLINE。

对于切换到CANIF_TX_OFFLINE模式的物理通道，CanIf将：

阻止将关联的L-PDU的发送请求（CanIf_Transmit）转发给CanDrv（返回E_NOT_OK给调用的上层模块）
清除相应的CanIf发送缓冲区
阻止调用发送确认回调服务的上层模块
启用调用接收指示回调服务的上层模块。

由于无法发送L-PDU，因此在CANIF_OFFLINE和CANIF_TX_OFFLINE模式下，CAN总线关闭（BusOff）通知会被隐式抑制，因为没有L-PDU可以发送，CAN控制器也无法进入BusOff模式。

如果已经等待发送的L-PDU在切换到CANIF_TX_OFFLINE或CANIF_OFFLINE模式后立即传输，并且随后发生BusOff事件，则CanIf不会禁止执行BusOff通知。

CANIF_ONLINE 对于切换到CANIF_OFFLINE模式的物理通道，CanIf将：

启用将发送请求（CanIf_Transmit）转发给CanDrv
启用调用上层模块的接收和发送指示回调服务。

CANIF_OFFLINE_ACTIVE 如果CanIfTxOfflineActiveSupport参数设置为true，则CanIf在Pdu通道模式为CANIF_TX_OFFLINE_ACTIVE时提供成功发送的模拟。这意味着CanIf立即调用发送确认回调服务给上层，而不实际执行发送。这用于如测试等特定用例，其中不希望实际发送，但上层必须相信发生了发送操作，且仍然需要真正的接收。

软件接收过滤

并非所有可以通过硬件RX过滤器并成功接收的L-PDU都会成为ECU接收的L-PDU，CanIf可以过滤掉这些不需要的L-PDU。

提供了特定的软件过滤算法以优化软件过滤的运行时。软件过滤机制的方式是根据正在处理的HRH和CanId来查找相应的L-PDU。在找到L-PDU后，CanIf会接受接收并允许上层直接访问L-SDU信息。

软件过滤概念配置工具处理硬件接受过滤器设置的相关信息，最重要的设置是L-PDU硬件对象的数量以及它们允许的Pdu/Can ID范围，这些范围不会被过滤掉。选项包括：对于完整的CAN接收，可以接受单个Pdu，或者可以接受Pdu列表，或者可以将一个或多个范围与Basic CAN接收的RX硬件对象关联。

这些范围可以通过设置上限和下限（分别为CanIfHrhRangeRxPduUpperCanId和CanIfHrhRangeRxPduLowerCanId）来设置，任何PDU落在这些边界内的都会被接受，或者可以设置基ID（CanIfHrhRangeBaseID）和掩码（CanIfHrhRangeMask），掩码定义了基ID中哪些位是相关的，必须与PDU的ID匹配。需要注意的是，软件过滤是可选的，并且每种配置的范围类型都会接受标准的Can ID和扩展的Can ID。

最后要注意：如果一个范围（部分）包含在另一个范围内，或者一个单一的CanId包含在一个范围内，则软件过滤将根据以下假设选择L-PDU：

单一的CanId优先于任何范围。
较小的范围优先于较大的范围。

数据长度检查接收的数据长度值将与接收到的L-PDU的配置数据长度值进行比较，配置通过参数CanIfRxPduDataLength。CanIf将接受任何大小等于或大于配置长度的PDU（假设该PDU通过过滤）。数据长度检查可以全局设置（CanIfPrivateDataLengthCheck）和按PDU设置（CanIfRxPduDataLengthCheck），请记住，如果全局禁用了检查，则无法按PDU启用它。如果CanIf在数据长度检查期间拒绝了PDU，则CanIf会报告运行时错误给DET，错误代码为CANIF_E_INVALID_DATA_LENGTH。如果数据长度检查通过，则CanIf将PDU长度传递给上层。

轮询模式

轮询模式提供了处理CAN硬件中的发送、接收和错误事件的能力，而不使用硬件中断。因此，CanIf和CanDrv提供了通知服务，以便检测和执行相应的硬件事件。这样，上层模块就不必关心硬件事件的检测策略。如果使用不同的CanDrv，必须在配置设置和系统集成时协调调用频率。用户必须考虑CanIf既能执行由中断触发的通知服务，也能在任务级别执行调用的通知服务。如果CAN控制器的邮箱被阻塞，则会发生随后的发送缓冲。

多Can驱动程序支持

CanIf需要特定的映射来覆盖多个CanDrv，以为上层提供统一接口。因此，CanIf必须将所有操作传递给相应CanDrv和底层CAN控制器的API。对于从堆栈向上的操作，CanIf必须提供适当的回调通知，以区分多个CanDrv。是否启用对多个CanDrv的支持，可以通过参数CanIfPublicMultipleDrvSupport来启用和禁用。

部分网络支持

如果启用部分网络支持（通过CanIfPublicPnSupport），则CanIf支持每个CAN控制器的PnTxFilter，该过滤器覆盖PDU通道模式。只有当配置了每个CAN控制器的Tx L-PDU作为CanIfTxPduPnFilterPdu时，该过滤器才会生效并切换其模式（启用/禁用）。

如果CAN控制器的PnTxFilter启用，则CanIf将阻止所有对该CAN控制器的Tx请求（在调用CanIf_Transmit()时返回E_NOT_OK），直到请求的Tx L-PDU不是该控制器配置的CanIfTxPduPnFilterPdu之一。这些CanIfTxPduPnFilterPdu将始终传递给相应的CAN驱动程序。

如果调用CanIf_RxIndication()并启用PnTxFilter，则相应的PnTxFilter应禁用。如果CAN控制器的PnTxFilter禁用，则CanIf应按要求执行CanIf_SetPduMode操作。如果调用CanIf_SetPduMode将控制器设置为CANIF_TX_OFFLINE并启用部分网络（通过CanIfPublicPnSupport），则相应CAN控制器的PnTxFilter将启用。

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